纤维素酶水解废纸毕业论文(编辑修改稿)

纤维素酶水解废纸毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

此纤维素酶解条件的研究得到广泛的重视。 从现有的研究水平看，酶水解是生化反应，与酸水解相比，它可在常压下进行，可减少能量的消耗，并且由于酶具有较高的选择性，可形成单一产物，产率较高。 由于酶水解时基本上不必外加化学药品，且副产物少，所以提纯过程相对简单，也避免了污染。 但是纤维素酶的成本高，生产过程中，酶用量大， 导致纤维素酒精的价格无法与粮食酒精相竞争 [1518]。 酒精作为一种替代燃料应用于工业生产出现在近代特定的历史时 期。 上世纪 70年代接连发生了两次石油危机，利用生物能源 (包括利用植物纤维生产液体燃料酒精 )的各种尝试和研究在世界上形成了一个热潮心。 美国、加拿大、法国、澳大利亚等国家的政府和私人都花了很大的投资来进行这方面的研究。 1979年，美国国会为减少对进口原油的依赖，利用转基因的玉米原料，制定了联邦政府的“酒精发展计划”，开始倡导燃料酒精生产。 1993年加州开始实施“灵活燃油车辆计划”，制定了用于轻型车的 E85(85％酒精 +15％ 汽油 )的燃油规格。 1999年 7月，由于汽油增氧剂 MTBE(甲基叔丁其醚 )不能降解，污染环 境及 3 水资源，美国环保局与国会合作，将建立推行一个 20202020年期间新的国家清洁替代燃料计划，并在4年内全面禁止使用，这对燃料酒精的发展起迸一步推进作用。 巴西有着丰富的甘蔗资源，是世界上最大的产糖和蔗糖出口国，酒精的生产成本最低。 1976年为了减少对石油的依赖，巴西制定了“生物能源计划”用甘蔗汁直接生产酒精作汽车燃料。 巴西的“酒精汽油计划”对 80年代中期世界燃料酒精的发展起了巨大的推动作用。 现阶段巴西的酒精年产量达 1200万吨，实际产量随糖价和石油价格在 1000万吨上下浮动，几乎全部用来代替汽油，作 为汽车的燃料。 加拿大盛产木材，造纸工业发达，但由于木材碎片加工较难，能量消耗较大，酒精生产成本较大，所以利用本国资源，对玉米、小麦进行综合加工，得到燃料酒精。 澳大利亚盛产小麦，对其进行综合利用和加工的办法，制得酒精。 中国也十分重视酒精燃料的研究与开发，利用玉米、陈化粮和甘蔗生产酒精燃料等。 国际上四大发酵酒精生产国是巴西、美国、中国、俄罗斯，世界上几大出口国是美国、巴西、欧盟、南非、沙特阿拉伯和加勒比海诸国。 目前，全球生产酒精的原料中，谷物及淀粉类占 33%，蔗糖及甜菜占 60%，合成酒精占 70%。 但是，粮食是 人类赖以生存的重要战略资源，面对世界和我国人口的急剧膨胀和总体上的粮食短缺，用粮食生产乙醇的发展规模将受到限制。 近年来，直接生物转化植物纤维素特别是秸杆纤维素生成乙醇的工艺因其原料来源广，不与人争粮，不与人争地而引起了人们的浓厚兴趣，被认为具有良好的发展前景，并引起了各国政府的关注。 美国以纤维素制乙醇的技术开发较早。 美国能源部 1999年提出计划，到 2020年把燃料乙醇的成本降低 36%，并拟定了开发方向：研发转基因技术，使产纤维素酶酵母的活性比现有水平提高 10倍以上；完善同步糖化发酵法 （ SSF） 和并行糖化共发 酵法（ SSCF，即糖化和五碳糖、六碳糖共发酵）的技术；选育纤维素直接发酵菌菌种，用以开发直接发酵法 （ DMC）。 1999年，美国可再生能源研究所和有关开发企业的关键的发酵技术已达到相当高的水平，但尚存在一些问题。 当时，用玉米秸杆降解的糖化液中糖的浓度可达 12%～ 20%。 发酵液中乙醇的浓度可达 6%～ 10%，其中用酵母对糖蜜发酵，间歇式工艺所产的乙醇的浓度为 12%～ 13%，而连续式工艺仅 8%～ 11%。 美国政府曾规划在 2020～ 2020年期间利用稻壳、甘蔗渣、生活有机垃圾、林业废物等以纤维素为主的生物质为原料，建设 6个年产50000～ 76000KL的燃料乙醇工厂。 但以纤维素制乙醇的工业规模技术一直未达到成熟，而以玉米生产燃料乙醇的技术已充分成熟、原料充裕，增产较容易，故美国有关纤维素发酵生产燃料乙醇的工艺研发有所停顿。 日本政府积极促进秸杆纤维素制乙醇技术的发展，通过新能源产业技术综合开发机构 （ NEDC） 委托，以日本酒精协会为主的各有关企业进行为期 5年的开发，经费全部由政府补助，采取以企业为主，有关大学积极参与的方针，日本建立了较完善的与秸杆纤维素燃料乙醇相关的研发体系：日本酒精协会负责项目的综合调整和工艺系统的最优 化研究；日挥公司负责前处理糖化和发酵技术开发，其中有关发酵技术和纤维素酶育种委托大阪府大学、长冈科技大学、京都大学、神户大学工学院、熊本大学工学院和鸟取大学等大学进行专题研究；关西油漆公司进行凝集性酵母滴虫的技术开发； NRI公司开发乙醇膜脱水技术，由静冈大学评价脱水膜的特性；由德国产业技术综合研究所进行发酵液中乙醇的膜分离技术的开发。 综上所述，由于燃料酒精的应用可以带来巨大的经济、社会和环境效应，所以世界各国对它已有了不同程度的研究和应用。 随着现代生物技术与工程技术的不断发展，高产菌株的获取越来越简单，发 酵工艺也得到不断改进，这些都为燃料酒精的大规模生产提供了技术保证。 随着燃料酒精的研究领域和应用范围不断扩展，燃料酒精在可再生燃料市场中将占主要地位 [19,20]。 纸中纤维素的含量很高，比稻壳，花生壳等材料的含量更多，其数值达到 50%以上，非常适合作为乙醇发酵的潜在原料。 对于与废纸中纤维素用于发酵乙醇的相关文献 [2023]，其实验过程中酶解反应的影响因素还有待进一步探索，本实验对一些可能的影响因素进行了初步的研究。 二、材料与方法 （一） 仪器、药品 4 表 1主要仪器一览表 仪器名称 仪器型号 生产厂家 电炉 SD1202 艾诗凯奇（中国）有限公司 紫外可见分光光度计 UV9200 北京瑞利分析仪器公司 数显鼓风干燥箱 GZX9240 MBE 上海博迅实业有限公司医疗设备 500 克装高速中药粉碎机 QE10A 武义县屹立工具有限公司 电子天平 HX501T 慈溪市天东衡器厂 电子分析天平 AB104N 梅特勒 托利多仪器（上海）有 限公司 电热恒温鼓风干燥箱 GZXGF101 上海跃进医疗器械厂 旋转式粘度计 NDJ4 上海精密科学仪器有限公司 康氏振荡器 KS 江苏省金坛市医疗器械厂 集热式恒温加热磁力搅拌器 DF101T 郑州长城科工贸有限公司 烧杯 50ml， 500ml， 250ml， 1000ml 离心管 50ml， 10ml 玻璃棒 玻璃比色皿 容量瓶 100ml， 500ml， 1000ml 移液管 5ml， 10ml， 1ml 酸式滴定管 褐色试剂瓶 500ml 胶头滴管 量筒 100ml 试管 15ml 比色管 25ml 三角瓶 150ml， 250ml 硝酸钙，盐酸，酚酞，氢氧化钠 DNS 试剂（ 1g 3,5— 二硝基水杨酸 + 20ml 2mol/L 氢氧化钠溶液 + 50ml水 + 30g酒石酸钾钠 定容至 100ml） 葡萄糖，碘液，硫酸钠，硫代硫酸钠，淀粉，冰醋酸，浓硝酸，浓硫酸，重铬酸钾，碘化钾，无水乙醇，乙醚，氯化钡 （二） 实验方案 （ 1）准确 称取 七种废纸 粉末 各 置于 七只 试管中 并贴好标签标记。 （ 2）使用移液管 加 入 5ml醋酸和硝酸的混合液 ，摇匀后 置 于 沸水浴中加热并不断 用玻璃棒 搅拌。 （ 3） 取出 试 管在室温下 冷却后 放入 50ml 离心 管， 5000rpm 离心 10min； 弃去上清液 ，将 沉淀用蒸馏水冲洗 3 次。 （ 4） 向沉淀中 分别 加入 10mL 质量分数 10%的硫酸和 mol/L 的重铬酸钾溶液 10mL， 摇匀。 （ 5） 浸入沸水浴中 10min， 取出后倒入三角瓶中 ， 用适量蒸馏水冲洗试管 ， 一并倒入三角瓶中。 （ 6）待 溶液 在室温下 冷却后 加 5mL 质量分数 20% KI 溶液和 1mL 质量分数 %的淀粉溶液。 5 （ 7） 用 mol/L 硫代硫酸钠滴定 (碘量法 )，将 单独加 入了 10mL 质量分数 10%的 硫酸和 mol/L 的重铬酸钾溶 液 10mL 作为空白样。 纤维素含量按下式计算 ：    24 nbakx 式中 ： ―24‖为 1mol C6H10O5相当于硫代硫酸钠的当量数 ； K 为硫代硫酸钠浓度 ， mol /L； a 为空白滴定所耗硫代硫酸钠体积 ， m L； b 为溶液所耗硫代硫酸钠体积 ， m L； n 为 废纸粉末 质量 ， g。 （ 1）准确 称取 废纸 粉末 分别 置于 七个 烧杯中 并贴好标签标记。 （ 2）分别 加入 10mL 质量分数 80%的硝酸钙溶液 ， 置 于 电炉上加热 ， 小火煮沸 5 min。 （ 3）室温 冷却后离心 10000rpm， 15min； 将沉淀用热水冲洗 3 次。 （ 4） 然后 分别 向沉淀中加 10mL 浓度为 2mol/L 的盐酸 ， 混匀后置沸水浴中。 （ 5） 在不时搅拌下沸腾 45 min； 冷却后离心 10000rpm,10min， 将上清液移入 100mL 容量瓶中。 （ 6） 将沉淀冲洗 ， 洗涤液并入容量瓶中。 （ 7） 向容量瓶中加 1 滴酚酞 ， 用 NaOH 中和至显玫瑰色 ， 稀释至刻 度。 （ 8） 随后将其过滤至烧杯中 ， 弃去最初滤出的几滴滤液。 用 DNS 法测定溶液中 的还原糖。 （ 9）分别 取 2mL 滤液 加入不同比色管 中并加入 DNS 试剂 ，做好标记， 于沸水浴中加热 5min， 冷却 ， 加水稀释至 25mL， 并 540nm 波长下测定吸光度 ， 并对照葡萄糖标准曲线进行分析。 （ 1）分别 称取 放 入 已标记好的对应 10ml离心管中，加入质量分数 1%的醋酸 10mL，摇匀后。